CN115399077A - 金属基底基板 - Google Patents

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Abstract

本发明的金属基底基板为通过依次层叠金属基板、绝缘层及电路层而成的金属基底基板，所述绝缘层包含绝缘树脂和无机物填料，绝缘层在100℃的弹性模量(单位：GPa)、电路层在100℃的弹性模量(单位：GPa)、绝缘层的厚度(单位：μm)、电路层的厚度(单位：μm)、金属基板的厚度(单位：μm)被设定为满足规定的式子。

Description

金属基底基板
技术领域
本发明涉及一种金属基底基板。
本申请基于2020年3月31日在日本申请的专利申请2020-065162号主张优先权，并在此引用其内容。
背景技术
作为用于安装半导体元件、LED等电子组件的基板之一，已知有金属基底基板。金属基底基板是通过依次层叠金属基板、绝缘层及电路层而成的层叠体。绝缘层通常由包含绝缘性及耐电压性优异的树脂和导热性优异的无机物填料的绝缘性组合物形成。电子组件通过焊料安装于电路层上。在这种结构的金属基底基板中，在电子组件中产生的热经由绝缘层传递到金属基板上，并从金属基板向外部散热。
在金属基底基板中，若金属基底基板与通过焊料接合到该金属基底基板上的电子组件的热膨胀率的差异大，则因电子组件的接通/断开或由外部环境引起的冷热循环而赋予到用于将电子组件与金属基底基板进行接合的焊料上的应力变大，可能会产生焊料裂纹。因此，正在研究降低金属基底基板的绝缘层的弹性模量且用绝缘层来缓和金属基底基板的金属基板与电子组件的热膨胀率的差异(专利文献1、2)。
专利文献1：日本特开平11-87866号公报
专利文献2：日本特开2016-111171号公报
为了抑制在安装了电子组件时的由冷热循环引起的焊料裂纹的产生并提高对冷热循环的可靠性，通过降低金属基底基板的绝缘层的弹性模量以使绝缘层容易变形，由此缓和由金属基底基板的膨胀引起的热应力是有效的。然而，由于也存在因电路层的膨胀而对焊料施加的应力，因此仅通过降低金属基底基板的绝缘层的弹性模量来提高对冷热循环的可靠性是有限的。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种在安装了电子组件时对冷热循环的可靠性优异的金属基底基板。
为了解决上述课题，本发明的一方式所涉及的金属基底基板通过依次层叠金属基板、绝缘层及电路层而成，所述金属基底基板的特征在于，所述绝缘层包含绝缘树脂和无机物填料，在所述金属基板是厚度小于1600μm的铜基板的情况下，由下述式(I)定义的A在0.50×108以上且3.10×108以下的范围内，在所述金属基板是厚度为1600μm以上的铜基板的情况下，由下述式(II)定义的B在0.50×108以上且3.10×108以下的范围内，在所述金属基板是厚度小于1600μm的铝基板的情况下，由下述式(III)定义的C在0.50×108以上且3.10×108以下的范围内，在所述金属基板是厚度为1600μm以上的铝基板的情况下，由下述式(IV)定义的D在0.50×108以上且3.10×108以下的范围内。
Figure BDA0003866000380000021
Figure BDA0003866000380000022
Figure BDA0003866000380000023
Figure BDA0003866000380000024
其中，在式(I)～式(IV)中，k1表示绝缘层在100℃的弹性模量(单位：GPa)，k2表示电路层在100℃的弹性模量(单位：GPa)，t1表示绝缘层的厚度(单位：μm)，t2表示电路层的厚度(单位：μm)，t3表示金属基板的厚度(单位：μm)。
根据本发明的金属基底基板，由于在使用焊料将半导体元件、LED等电子组件安装于金属基底基板上时，由所述式(I)～(IV)算出的A～D的值分别与在冷热循环中赋予到焊料的米塞斯(Mises)应力具有高相关性，并且这些A～D的值在0.50×108以上且3.10×108以下的范围内，因此在赋予冷热循环时产生的赋予到焊料的米塞斯应力变小。并且，由于不需要过度降低绝缘层的弹性模量，因此绝缘层对电路层的约束力不会降低。因此，本发明的金属基底基板在安装了电子组件时对冷热循环的可靠性优异。
在此，在本发明的金属基底基板中，所述绝缘层的厚度(单位：μm)与所述绝缘层在100℃的弹性模量(单位：GPa)之比优选为10以上。
在该情况下，由于绝缘层的厚度/弹性模量较大，为10以上，因此绝缘层容易变形，容易用绝缘层缓和由冷热循环引起的金属基板与电子组件的热膨胀率的差异。因此，该金属基底基板在安装了电子组件时对冷热循环的可靠性会进一步得到提高。
根据本发明，能够提供一种在安装了电子组件时对冷热循环的可靠性优异的金属基底基板。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的金属基底基板的概略剖视图。
图2是示意性地表示用于计算米塞斯应力的模拟值的接合结构体的剖视图。
图3是图2所示接合结构体的俯视图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的一实施方式进行说明。
图1是本发明的一实施方式所涉及的金属基底基板的概略剖视图。
在图1中，金属基底基板10是通过依次层叠金属基板20、绝缘层30及电路层40而成的层叠体。在金属基底基板10的电路层40上，通过焊料50连接有电子组件60的电极端子61。
金属基板20是成为金属基底基板10的基底的部件。金属基板20是铜基板或铝基板。铜基板由铜或铜合金组成。铝基板由铝或铝合金组成。
绝缘层30是用于使金属基板20与电路层40绝缘的层。绝缘层30由包含绝缘树脂31和无机物填料32的绝缘性树脂组合物形成。通过由包含绝缘性高的绝缘树脂31和导热率高的无机物填料32的绝缘性树脂组合物形成绝缘层30，能够在维持绝缘性的同时，进一步减小从电路层40至金属基板20的整个金属基底基板10的热阻。
绝缘树脂31优选包含聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂或它们的混合物。由于这些树脂的绝缘性、耐电压性、耐化学性及力学性能等特性优异，因此金属基底基板10的这些特性会提高。
无机物填料32的平均粒径优选在0.1μm以上且20μm以下的范围内。由于无机物填料32的平均粒径为0.1μm以上，因此绝缘层30的导热性会提高。由于无机物填料32的平均粒径为20μm以下，因此绝缘层30的耐电压性会提高。并且，若无机物填料32的平均粒径在上述范围内，则无机物填料32不易形成凝聚粒子，容易使无机物填料32均匀地分散于绝缘树脂31中。若无机物填料32不形成凝聚粒子，而是作为一次粒子或与其接近的微细粒子而分散于绝缘树脂31中，则绝缘层30的耐电压性会提高。从提高绝缘层30的导热性的观点考虑，无机物填料32的平均粒径优选在0.3μm以上且20μm以下的范围内。
绝缘层30的无机物填料32的含量优选在50体积％以上且85体积％以下的范围内。由于无机物填料32的含量为50体积％以上，因此绝缘层30的导热性会提高。另一方面，由于无机物填料32的含量为85体积％以下，因此绝缘层30的耐电压性会提高。并且，若无机物填料32的含量在上述范围内，则容易使无机物填料32均匀地分散于绝缘树脂31中。若无机物填料32均匀地分散于绝缘树脂31中，则绝缘层30的机械强度会提高。从提高绝缘层30的导热性的观点考虑，无机物填料32的含量尤其优选在50体积％以上且80体积％以下的范围内。
作为无机物填料32，能够使用氧化铝(Al2O3)粒子、氧化铝水合物粒子、氮化铝(AlN)粒子、二氧化硅(SiO2)粒子、碳化硅(SiC)粒子、氧化钛(TiO2)粒子、氮化硼(BN)粒子等。在这些填料中，优选氧化铝粒子。氧化铝粒子更优选为α-氧化铝粒子。α-氧化铝粒子的振实密度与真密度之比(振实密度/真密度)优选为0.1以上。振实密度/真密度与α-氧化铝粒子在绝缘层30中的填充密度相关，若振实密度/真密度较高，则能够提高α-氧化铝粒子在绝缘层30中的填充密度。若α-氧化铝粒子在绝缘层30中的填充密度变高，则α-氧化铝粒子在绝缘层30中的间隔变窄，在绝缘层30中不易产生孔隙(气孔)。振实密度/真密度优选在0.2以上且0.9以下的范围内。并且，α-氧化铝可以是多晶粒子，但尤其优选为单晶粒子。
绝缘层30的厚度(单位：μm)与绝缘层30在100℃的弹性模量(单位：GPa)之比(厚度/弹性模量)优选为10以上。绝缘层30的厚度/弹性模量优选在10以上且200000以下的范围内，更优选在20以上且20000以下的范围内，进一步优选在50以上且200以下的范围内。绝缘层30在100℃的弹性模量优选在0.001GPa以上且1GPa以下的范围内。并且，绝缘层30的厚度优选在10μm以上且200μm以下的范围内。
电路层40以电路图案形状形成。在该以电路图案形状形成的电路层40上，通过焊料50等来接合电子组件60的电极端子61。作为电路层40的材料，能够使用铜、铝、金等金属。电路层40优选由铜箔组成。电路层40的弹性模量优选在30GPa以上且200GPa以下的范围内。并且，电路层40的厚度优选在2μm以上且200μm以下的范围内。
在本实施方式的金属基底基板10中，根据金属基板的厚度范围和材料，下述式(I)～(IV)的关系成立。具体而言，在金属基板20是铜基板且其厚度小于1600μm的情况下，设定为由下述式(I)定义的A在0.50×108以上且3.10×108以下的范围内。并且，在金属基板20是铜基板且其厚度为1600μm以上的情况下，设定为由下述式(II)定义的B在0.50×108以上且3.10×108以下的范围内。并且，在金属基板20是铝基板且其厚度小于1600μm的情况下，设定为由下述式(III)定义的C在0.50×108以上且3.10×108以下的范围内。并且，在金属基板20是铝基板且其厚度为1600μm以上的情况下，设定为由下述式(IV)定义的D在0.50×108以上且3.10×108以下的范围内。
Figure BDA0003866000380000051
Figure BDA0003866000380000052
Figure BDA0003866000380000053
Figure BDA0003866000380000061
其中，在式(I)～式(IV)中，k1表示绝缘层在100℃的弹性模量(单位：GPa)，k2表示电路层在100℃的弹性模量(单位：GPa)，t1表示绝缘层的厚度(单位：μm)，t2表示电路层的厚度(单位：μm)，t3表示金属基板的厚度(单位：μm)。
在使用焊料50将电子组件60安装于金属基底基板10时，由式(I)～(IV)算出的A～D的值与在冷热循环中赋予到焊料50的米塞斯应力具有高相关性。关于金属基底基板10，由于A～D的值在0.50×108以上且3.10×108以下的范围内，因此在冷热循环中赋予到焊料50的米塞斯应力通常被控制在0.50×108Pa以上且3.10×108Pa以下的范围内。因此，当赋予冷热循环时，在焊料50中不易产生裂纹。并且，由于不需要过度降低绝缘层30的弹性模量，因此绝缘层30对电路层40的约束力会难以降低。因此，能够抑制从电路层40赋予到焊料50的应力。
关于金属基底基板10的金属基板20、绝缘层30及电路层40的厚度，例如能够以如下方式测定。将金属基底基板10埋入树脂，并通过机械研磨使截面露出。接着，使用光学显微镜观察所露出的金属基底基板10的截面，并测定金属基板20、绝缘层30及电路层40的厚度。
金属基底基板10的金属基板20的弹性模量(拉伸弹性模量)通过拉伸试验(JISZ2241：2011金属材料拉伸试验方法)来测定。电路层40的弹性模量通过共振法(装置：NihonTechno-Plus Co.Ltd.制造的TE-RT等)来测定。关于金属基底基板10的绝缘层30的弹性模量，例如能够以如下方式测定。通过蚀刻而去除金属基底基板10的金属基板20和电路层40，从而分离出绝缘层30。关于所得到的绝缘层30，通过动态粘弹性测定(DMA)来测定弹性模量(拉伸弹性模量)。
作为安装于本实施方式的金属基底基板10上的电子组件60的例子不受特别的限制，可以举出半导体元件、电阻、电容器、石英振荡器等。作为半导体元件的例子，可以举出MOSFET(Metal-oxide-semiconductor field effect transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)、LSI(LargeScale Integration：大规模集成电路)、LED(发光二极管)、LED芯片、LED-CSP(LED-ChipSize Package：LED-芯片尺寸封装)。
以下，对本实施方式所涉及的金属基底基板10的制造方法进行说明。
本实施方式所涉及的金属基底基板10例如能够通过包括设计工序、绝缘层形成工序及电路层压接工序的方法来制造。
在设计工序中，设定金属基板20的材料和厚度、绝缘层30的材料和厚度、电路层40的材料和厚度。
首先，暂时设定金属基板20的材料和厚度、绝缘层30的材料和厚度、电路层40的材料和厚度。金属基板20的材料和厚度例如根据对金属基底基板10要求的散热性、尺寸等而暂时设定。绝缘层30的材料和厚度例如根据对金属基底基板10要求的绝缘性、耐电压性而暂时设定。电路层40的材料和厚度例如根据安装在金属基底基板10上的电子组件60的电特性而暂时设定。
接着，将暂时设定的金属基板20的材料的厚度、暂时设定的绝缘层30的材料在100℃的弹性模量和厚度、暂时设定的电路层40的材料在100℃的弹性模量和厚度代入上述式(I)～(IV)中的任一个式子，算出A～D。在得到的A～D的值小于1×108或超过3.10×108的情况下，再次暂时设定金属基板20的材料和厚度、绝缘层30的材料和厚度、电路层40的材料和厚度。在A～D的值在1×108以上且3.10×108以下的范围内的情况下，以该金属基板20的材料和厚度、绝缘层30的材料和厚度、电路层40的材料和厚度来制造金属基底基板10。
在绝缘层形成工序中，在金属基板20上形成绝缘层30而得到带绝缘层的金属基板。作为绝缘层30的形成方法，能够使用涂布法或电沉积法。
涂布法是如下方法：将包含溶剂、绝缘树脂及无机物填料的涂布液涂布在金属基板20上而形成涂布层，接着，通过加热涂布层而得到绝缘层30。作为涂布液，能够使用无机物填料分散树脂材料溶液，该无机物填料分散树脂材料溶液包含溶解有绝缘树脂的树脂材料溶液和分散在该树脂材料溶液中的无机物填料。作为将涂布液涂布在基板表面上的方法，能够使用旋涂法、棒涂法、刮刀涂布法、辊涂法、刮板涂布法、模涂法、凹版涂布法、浸涂法等。
电沉积法是如下方法：将金属基板20浸渍于包含绝缘树脂粒子和无机物填料的电沉积液中，在基板表面上使绝缘树脂粒子和无机物填料电沉积而形成电沉积膜，接着，通过加热所得到的电沉积膜而形成绝缘层30。作为电沉积液，能够使用通过在无机物填料分散绝缘树脂溶液中加入绝缘树脂材料的不良溶剂以使绝缘树脂以粒子形式析出而制备出的电沉积液，其中，该无机物填料分散绝缘树脂溶液包含绝缘树脂溶液和分散于该绝缘树脂溶液中的无机物填料。
在电路层压接工序中，通过在带绝缘层的金属基板的绝缘层30上层叠金属箔，并对所得到的层叠体进行加热的同时进行加压而形成电路层40，从而得到金属基底基板10。层叠体的加热温度例如为200℃以上，更优选为250℃以上。加热温度的上限低于绝缘树脂的热分解温度，优选为比热分解温度低30℃的温度以下。压接时施加的压力例如在1MPa以上且30MPa以下的范围内，更优选在3MPa以上且25MPa以下的范围内。压接时间根据加热温度及压力而不同，但通常为60分钟以上且180分钟以下。
在如上所述构成的本实施方式的金属基底基板10中，在使用焊料50将电子组件60安装于金属基底基板10时，由上述式(I)～(IV)算出的A～D的值分别与在冷热循环中赋予到焊料50的米塞斯应力具有高相关性。并且，根据本实施方式的金属基底基板10，由于A～D的值在0.50×108以上且3.10×108以下的范围内，因此在赋予冷热循环时赋予到焊料50的米塞斯应力变小。并且，由于不需要过度降低绝缘层30的弹性模量，因此绝缘层30对电路层40的约束力不会降低。因此，根据本实施方式的金属基底基板10，在安装了电子组件60时对冷热循环的可靠性优异。
并且，在本实施方式的金属基底基板10中，若绝缘层30的厚度(单位：μm)与绝缘层30在100℃的弹性模量(单位：GPa)之比为10以上，则绝缘层30容易变形，容易用绝缘层30缓和由冷热循环引起的金属基板20与电子组件60的热膨胀率的差异。因此，金属基底基板10在安装了电子组件60时对冷热循环的可靠性会进一步得到提高。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于此，在不脱离本发明的技术思想的范围内可以适当地变更。
实施例
[本发明例1]
将聚酰亚胺溶液与α-氧化铝粉末(晶体结构：单晶，平均粒径：0.7μm)以通过加热而生成的固体物质(绝缘层)中的聚酰亚胺与α-氧化铝粉末的含有率为60体积％的方式进行混合。在所得到的混合物中加入溶剂而稀释成聚酰亚胺的浓度为5质量％。接着，通过使用SUGINO MACHINE LIMITED制造的Star Burst，对所得到的稀释混合物重复进行10次压力为50MPa的高压喷射处理而进行分散处理，从而制备出绝缘层形成用涂布液。
准备了厚度为1000μm、长30mm×宽20mm的铜基板(组成：C1100，韧铜)。在该铜基板的表面上，通过棒涂法涂布绝缘层形成用涂布液而形成了涂布层。接着，将形成有涂布层的铜基板配置于加热板上，从室温以3℃/分钟升温至60℃，在60℃加热100分钟之后，再以1℃/分钟升温至120℃，在120℃加热100分钟，从而使涂布层干燥。接着，将铜基板在250℃加热1分钟之后，在400℃加热了1分钟。如此，制作出在铜基板的表面上形成有由分散有α-氧化铝单晶粒子的聚酰亚胺树脂组成且绝缘层的厚度为30μm的带绝缘层的铜基板。
在所得到的带绝缘层的铜基板的绝缘层上，以重合的方式层叠了厚度为140μm的铜箔(在100℃的弹性模量：75GPa)。接着，使用碳夹具对所得到的层叠体赋予5MPa的压力，并且在真空中以300℃的压接温度加热120分钟，从而压接绝缘层与铜箔。如此，制作出依次层叠有铜基板、绝缘层及铜箔的铜基底基板。
以如下方式测定出所得到的铜基底基板的绝缘层的厚度和绝缘层在100℃的弹性模量。将其结果示于表1中。
(绝缘层的厚度)
将铜基底基板埋入树脂，并通过机械研磨使截面露出。接着，使用光学显微镜观察所露出的金属基底基板的截面，测定出绝缘层的厚度。
(绝缘层在100℃的弹性模量)
通过蚀刻而去除铜基底基板的铜基板和铜箔，从而分离出绝缘膜。关于所得到的绝缘膜，使用动态粘弹性测定装置(固体粘弹性分析仪RSA-G2(TA Instruments JapanInc.制造))并通过拉伸方式测定出在100℃的弹性模量。测定条件设为频率为1Hz、升温速度为1℃/Min。
[本发明例15、16、22、27]
除了将铜基板的厚度、绝缘层的厚度和在100℃的弹性模量、电路层的厚度和在100℃的弹性模量分别改变为下述表1及表2中记载的值以外，以与本发明例1同样的方式制作出金属基底基板。另外，绝缘层的弹性模量通过改变填料的填充量及用作基质的树脂的种类来调整。
[评价]
(A值或B值的计算)
关于铜基板的厚度小于1600μm，绝缘层的厚度和在100℃的弹性模量、电路层的厚度和在100℃的弹性模量分别为下述表1所示的值的本发明例1～23的金属基底基板，使用上述式(I)算出A值。将其结果示于表1中。并且，关于铜基板的厚度为1600μm以上、绝缘层的厚度和在100℃的弹性模量、电路层的厚度和在100℃的弹性模量分别为下述表2所示的值的本发明例24～43的金属基底基板，使用上述式(II)算出B值。将其结果示于表2中。
(米塞斯应力的模拟值)
算出在使用本发明例1～43中使用的铜基板、绝缘层及铜箔的金属基底基板上通过焊料安装了电子组件时的赋予到焊料的米塞斯应力的模拟值。在图2及图3中示出用于计算米塞斯应力的模拟值的接合结构体的示意图。图2是接合结构体的剖视图，图3是图2所示的接合结构体的俯视图。如图2及图3所示，接合结构体1S包括金属基底基板10S和接合于金属基底基板10S的角部的电子组件60S。金属基底基板10S是通过依次层叠金属基板20S、绝缘层30S及铜箔40S而成的层叠体。铜箔40S形成于整个绝缘层30S上。电子组件60S具备AIN(氮化铝)部件62S和端子S61。电子组件60S为LED芯片。电子组件60S与金属基底基板10S的铜箔40S通过焊料50S连接。算出该接合结构体1S的施加到焊料50S的米塞斯应力的模拟值。米塞斯应力的模拟值使用LISA(Sonnenhof Holdings)来计算。接合结构体1S的各部件的特性设为如下。将其结果示于表1和表2中。
(1)金属基板20S
热膨胀系数：1.8×10-5(铜)，2.4×10-5(铝)
弹性模量：117GPa(铜)，72GPa(铝)
泊松比：0.343(铜)，0.343(铝)
(2)绝缘层30S
热膨胀系数：1.0×10-5，泊松比：0.343
(3)铜箔40S
热膨胀系数：1.8×10-5，泊松比：0.343
(4)焊料50S
热膨胀系数：2.0×10-5，泊松比：0.38，弹性模量：30GPa
(5)AIN(氮化铝)部件62S
热膨胀系数：0.3×10-5，泊松比：0.3，弹性模量：170GPa
(6)被接合部件70S(LED芯片)
热膨胀系数：0.7×10-5，泊松比：0.25，弹性模量：470GPa
[表1]
Figure BDA0003866000380000111
[表2]
Figure BDA0003866000380000121
通过最小二乘法评价了将A值与B值组合而成的数据与米塞斯应力模拟值的相关关系。其结果，将A值和B值组合而成的数据与米塞斯应力模拟值的相关系数为0.95。由以上结果确认到，在使用铜基板的金属基底基板上通过焊料安装了电子组件时的赋予到焊料的米塞斯应力能够通过使用上述式(I)或式(II)来高精度地预测。
[本发明例46、比较例1、5]
除了代替铜基板而使用铝基板(组成：合金编号A4032、Al-Si类)，并将铝基板的厚度、绝缘层的厚度和在100℃的弹性模量、电路层在100℃的厚度和弹性模量分别改变为下述表3及表4中记载的值以外，以与本发明例1同样的方式制作出金属基底基板。另外，绝缘层的弹性模量通过改变填料的填充量及用作基质的树脂的种类来调整。
[评价]
(C值或D值的计算)
关于铝基板的厚度小于1600μm、绝缘层的厚度和在100℃的弹性模量、电路层的厚度和在100℃的弹性模量分别为下述表3所示的值的本发明例44～66的金属基底基板，使用上述式(III)算出C值。将其结果示于表3中。并且，关于铝基板的厚度为1600μm以上、绝缘层的厚度和在100℃的弹性模量、电路层的厚度和在100℃的弹性模量分别为下述表4所示的值的本发明例67～76及比较例1～9的金属基底基板，使用上述式(IV)算出D值。将其结果示于表4中。
(米塞斯应力的模拟值)
以与上述同样的方式，算出在使用本发明例44～76及比较例1～9中使用的铝基板、绝缘层、铜箔的金属基底基板上通过焊料安装了电子组件时的赋予到焊料的米塞斯应力的模拟值。将其结果示于表3和表4中。
[表3]
Figure BDA0003866000380000141
[表4]
Figure BDA0003866000380000151
通过最小二乘法评价了将C值和D值组合而成的数据与米塞斯应力模拟值的相关关系。其结果，将C值和D值组合而成的数据与米塞斯应力模拟值的相关系数为0.93。由以上结果确认到，在使用铝基板的金属基底基板上通过焊料安装了电子组件时的赋予到焊料的米塞斯应力能够通过使用上述式(III)或式(IV)来高精度地预测。
(对冷热循环的可靠性)
关于在本发明例1、10、15、16、22、27、46及比较例1、5中制作的金属基底基板，通过下述方法测定出对冷热循环的可靠性。将其结果示于下述表5中。
在金属基底基板的铜箔上涂布Sn-Ag-Cu焊料而形成长2.5cm×宽2.5cm×厚度100μm的焊料层，在该焊料层上搭载2.5cm见方的Si芯片，从而制作出试验体。对所制作的试验体赋予了3000次循环，其中每一次循环为-40℃×30分钟～150℃×30分钟之间的冷热循环。将赋予冷热循环后的试验体埋入树脂，并使用通过研磨而做出的试样来观察截面，测定出在焊料层中产生的裂纹的长度(mm)。将利用焊料层的一边的长度和所测定的裂纹的长度通过下述式子算出的值设为接合可靠性。
可靠性(％)＝{(焊料层的一边的长度(25mm)-2×裂纹的长度)/接合层的一边的长度(25mm)}×100
[表5]
Figure BDA0003866000380000161
确认到A值～D值中的任一个值在0.50×108以上且3.10×108以下的范围内的本发明例1、10、15、16、22、27、46的对冷热循环的可靠性都高。这是因为，金属基底基板的绝缘层在100℃的弹性模量(单位：GPa)、电路层在100℃的弹性模量(单位：GPa)、绝缘层的厚度(单位：μm)、电路层的厚度(单位：μm)、金属基板的厚度(单位：μm)被设定为满足规定的式子，由此通过冷热循环而赋予的从金属基底基板向焊料的应力减小。
而在D值超过3.10×108的比较例1、5中，对冷热循环的可靠性降低。这是因为，通过冷热循环而赋予的从金属基底基板向焊料的应力变大。
符号说明
1S 接合结构体
10、10S 金属基底基板
20、20S 金属基板
30、30S 绝缘层
31 绝缘树脂
32 无机物填料
40 电路层
40S 铜箔
50、50S 焊料
60、60S 电子组件
61、61S 电极端子
62S AIN(氮化铝)部件

Claims (2)

1.一种金属基底基板，通过依次层叠金属基板、绝缘层及电路层而成，所述金属基底基板的特征在于，
所述绝缘层包含绝缘树脂和无机物填料，
在所述金属基板是厚度小于1600μm的铜基板的情况下，由下述式(I)定义的A在0.50×108以上且3.10×108以下的范围内，
在所述金属基板是厚度为1600μm以上的铜基板的情况下，由下述式(II)定义的B在0.50×108以上且3.10×108以下的范围内，
在所述金属基板是厚度小于1600μm的铝基板的情况下，由下述式(III)定义的C在0.50×108以上且3.10×108以下的范围内，
在所述金属基板是厚度为1600μm以上的铝基板的情况下，由下述式(IV)定义的D在0.50×108以上且3.10×108以下的范围内，
Figure FDA0003866000370000011
Figure FDA0003866000370000012
Figure FDA0003866000370000013
Figure FDA0003866000370000021
其中，在式(I)～式(IV)中，k1表示绝缘层在100℃的弹性模量，k2表示电路层在100℃的弹性模量，t1表示绝缘层的厚度，t2表示电路层的厚度，t3表示金属基板的厚度，其中，所述弹性模量的单位为GPa，所述厚度的单位为μm。
2.根据权利要求1所述的金属基底基板，其中，
所述绝缘层的厚度与所述绝缘层在100℃的弹性模量之比为10以上，其中，所述厚度的单位为μm，所述弹性模量的单位为GPa。
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